化工仪表自动化 第3章1节_(指标+压力)

1、1 1书名书名:过程控制系统及仪表过程控制系统及仪表(第第3版版)出版社出版社: 大连理工大学出版社大连理工大学出版社; 第第3版版 (2010年年7月月1日日) 编著者：李亚芬；主审：邵诚编著者：李亚芬；主审：邵诚, 丛书名丛书名: 高等学校理工科化学工类规划教材高等学校理工科化学工类规划教材 平装平装: 259页页; 语种语种: 简体中文简体中文 开本开本: 16 ISBN: 9787561115015, ISBN：7-5611-1501-6 条形码条形码: 9787561115015 尺寸尺寸: 25.6 x 18.2 x 1.2 cm 重量重量: 522 g 原价原价:25.00元元2

2、 第第 2 篇篇 过程自动化装置过程自动化装置o第3章 过程测量仪表o第4章 过程控制仪表o第5章 过程执行仪表3第 2 篇 概述p过程自动化装置：过程自动化装置：是用于对生产过程中的温度、压力、流量、液位是用于对生产过程中的温度、压力、流量、液位及成份等工艺参数及成份等工艺参数进行自动测量、控制和执行的进行自动测量、控制和执行的装置装置，也是企业实现生产过程自动化必不可少的，也是企业实现生产过程自动化必不可少的技术工具。技术工具。o过程自动化装置分类：过程自动化装置分类：按功能分类：测量仪表、控制仪表、执行仪表按功能分类：测量仪表、控制仪表、执行仪表按信号类型分：模拟仪表、数字仪表按信号类型

3、分：模拟仪表、数字仪表按使用能源分类：有气动仪表和电动仪表按使用能源分类：有气动仪表和电动仪表4p气动单元组合仪表：简称 QDZ 仪表 能源：0.14MPa 0.14MPa 压缩空气。压缩空气。信号： 各单元之间以统一的各单元之间以统一的 0.02MPa 0.1MPa 0.02MPa 0.1MPa 气压标准信气压标准信号联系。号联系。特点： 优点：QDZQDZ仪表具有结构简单、价格便宜、性能稳定和仪表具有结构简单、价格便宜、性能稳定和本质安全等优点。本质安全等优点。 缺点：由于该类仪表体积庞大，信号传输慢，不利于由于该类仪表体积庞大，信号传输慢，不利于远传。远传。 p 按使用能源分类：按使用能

4、源分类：有气动仪表气动仪表和电动仪表电动仪表。第 2 篇 概述5p电动单元组合仪表：简称电动单元组合仪表：简称 DDZ 仪表仪表能源能源： 型表采用 220V AC 交流电源； 型表以型表以 24V DC 直流电源。直流电源。 信号信号： 型各单元间以0-10mA DC 为统一联络信号，采用电流传输、电流接收，四线制接法，现场仪表具有隔爆性能。 型表以型表以 4-20mA DC 为现场传输信号，以为现场传输信号，以 1-5V DC为控制室联络信号，采用电流传输、电压接收，两线制接法。为控制室联络信号，采用电流传输、电压接收，两线制接法。特点：特点：DDZ 型仪表具有传输距离长，速度快的特点，集

5、成化程度高、易于断电识别、与计算机的互联性好、无扰切换方便和现场仪表具有防爆性能可以构成本质安全系统等优点，在生产过程中大量采用。第 2 篇 概述63-1 测量仪表中的基本概念一、测量过程及测量仪表一、测量过程及测量仪表 测量就是人们借助于专门工具，通过试验和对试测量就是人们借助于专门工具，通过试验和对试验数据的分析、计算求得被测量的值的过程。验数据的分析、计算求得被测量的值的过程。 或者说：或者说：测量就是为了取得任一未知参数值而进行的全部工作。 测量过程中常用的测量设备有测量过程中常用的测量设备有: 检测元件、传感器和变送器。 第3章 过程测量仪表7o检测元件检测元件：能够灵敏地感受被测变

6、量并作出响应：能够灵敏地感受被测变量并作出响应的元件。的元件。o传感器传感器：不但对被测变量敏感，而且具有把对被测不但对被测变量敏感，而且具有把对被测变量的响应传送出去的能力。变量的响应传送出去的能力。传感器不只是一般的传感器不只是一般的敏感元件，它的输出响应还必须是易于传送的物理敏感元件，它的输出响应还必须是易于传送的物理量，如电压、电流等。量，如电压、电流等。o变送器变送器：凡是能输出凡是能输出标准信号标准信号的传感器就称为变送的传感器就称为变送器。器。标准信号是指在物理量的形式和数值范围等方面都符合国际标准的信号。 例如：例如：4mA-20mA ，1-5 V的直流电；的直流电； 20kP

7、a - 100kPa 的空气压力。的空气压力。3-1 测量仪表中的基本概念8检测系统构成检测系统构成信息获取信息获取转换转换显示和处理显示和处理（信号检出部分）（信号检出部分）（信号变换部分）（信号变换部分）（信号信号分析处理部分）分析处理部分）9智能电子警察监测系统智能电子警察监测系统检测系统举例检测系统举例10号检测系统举例检测系统举例11（1）测量范围）测量范围(量程量程)仪表的量程仪表的量程:指检测装置能正常工作的被测量范指检测装置能正常工作的被测量范围。围。此范围的最小值和最大值分别称为测量下限和此范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测量上限。测量上限。例如，某温度计刻度表显示其测

8、量下限和测量例如，某温度计刻度表显示其测量下限和测量上限分别为上限分别为-15和和80 ，则量程为，则量程为-1580 。3-1 测量仪表中的基本概念二、二、 检测系统的性能指标检测系统的性能指标12（2）灵敏度）灵敏度S灵敏度S表征了检测仪表对被测量变化的灵敏程度。常用仪表的输出变化量与输入变化量之比来表示。灵敏度高的仪表在相同输入信号时会产生较大的输出。灵敏度实质上是一个放大倍数，它具有可传递性；对于多个仪表串联构成的检测系统，其总的灵敏度是各个仪表灵敏度之积。 ySx3-1 测量仪表中的基本概念13p灵敏限（分辨率）指引起仪表输出发生可见变化的最小输入量，指引起仪表输出发生可见变化的最小

9、输入量，相当于一个分度值。相当于一个分度值。例如：例如：A质量仪表最低能显示质量仪表最低能显示1克，克，B质量仪质量仪表最低能显示表最低能显示0.1克，克，B仪表的分辨率高。仪表的分辨率高。是反映检测仪表灵敏程度的另一指标。是反映检测仪表灵敏程度的另一指标。说明了检测仪表响应与分辨输入量微小变化说明了检测仪表响应与分辨输入量微小变化的能力。的能力。3-1 测量仪表中的基本概念14（3）变差（回差）变差（回差） 在外界条件不变的情况下，检测仪表在全量程范围内，对应同一被测量的正行程和反行程输出值间的最大差值称为变差。 数值可用同一被测量对应的输出值间的最大差值与检数值可用同一被测量对应的输出值间

10、的最大差值与检测仪表的满度值之比的百分数表示。测仪表的满度值之比的百分数表示。 maxF.S=100%Y变差 变差的产生原因主要是由于运动部件的摩擦、弹性变差的产生原因主要是由于运动部件的摩擦、弹性元件的弹性滞后、制造工艺上的缺陷所带来的间隙、元元件的弹性滞后、制造工艺上的缺陷所带来的间隙、元件松动等。件松动等。3-1 测量仪表中的基本概念15（4）线性度）线性度(非线性误差非线性误差)线性度就是衡量检测仪表输出与输入之间偏离线性程度的一种指标。实际值与理论值之间的绝对误差的最大值与系统满度实际值与理论值之间的绝对误差的最大值与系统满度值之比。值之比。 maxF.S=100%Y非线性误差为了便

11、于信号间的转换与现实，有利于提高系统准确度，希望系统具有良好的线性特性。 3-1 测量仪表中的基本概念16（5）准确度）准确度 准确度也称为精度精度，仪表的准确度通常用误差的大小来表示。 绝对误差：绝对误差：为检测仪表的输出值x与被测参数的真值x0之间的代数差值，即oxxx 由于真值不能得到，实际上是用约定真值来代替，通常由于真值不能得到，实际上是用约定真值来代替，通常为标准仪表为标准仪表(准确度等级更高的仪表准确度等级更高的仪表)的测量结果作为约的测量结果作为约定真值。定真值。3-1 测量仪表中的基本概念17 示值相对误差示值相对误差 (相对误差相对误差) 仪表的绝对误差与约定真值比的百分数

12、，即 0 x100%x 相对误差只能说明不同测量结果的准确程度，不能用来衡量检测仪表本身的质量。当测量误差很小时，示值相对误差近似示值相对误差近似 ：x100%x3-1 测量仪表中的基本概念18 引用误差引用误差 仪表的绝对误差与仪表的量程L比的百分数。即： 100%xqL 最大引用误差（满量程相对误差）最大引用误差（满量程相对误差） 仪表的绝对误差的最大值与仪表的量程L比的百分数。即： maxmax100%xqL3-1 测量仪表中的基本概念19 仪表基本误差 标准条件下，仪表在全量程范标准条件下，仪表在全量程范围内输出值误差中绝对值最大者，称为仪表的基围内输出值误差中绝对值最大者，称为仪表的

13、基本误差。本误差。maxqx3-1 测量仪表中的基本概念仪表基本误差是表征仪表准确度的一个重要指标，仪表基本误差是表征仪表准确度的一个重要指标，并且仪表的其他误差定义也以此为基础。并且仪表的其他误差定义也以此为基础。最大引用误差是仪表基本误差的主要形式。最大引用误差是仪表基本误差的主要形式。20允许误差允许误差：仪表制造厂为保证仪表不超过基本误差仪表制造厂为保证仪表不超过基本误差而设的限值。把这个限值与仪表的量程而设的限值。把这个限值与仪表的量程L L比的百分数称比的百分数称为仪表的允许误差。为仪表的允许误差。100%xqL 允允根据仪表的允许误差，去掉根据仪表的允许误差，去掉“ ”号及号及“

14、%”%”后的后的数值就是仪表的准确度等级。按照国家标准规定，仪数值就是仪表的准确度等级。按照国家标准规定，仪表的准确度可划分为若干等级，称准确度等级表的准确度可划分为若干等级，称准确度等级G G。国家统一规定所划分的等级有0.05，0.1，0.25，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。显然，准确度等级的数字越小。仪表的准确度就越高，或者说仪表的测量误差越小。3-1 测量仪表中的基本概念21 例例 某台测温仪表，其测量范围为100600，经检验发现仪表的基本误差为6，试确定该仪表的精度等级？ 如果将该仪表的最大引用误差去掉“”和“%”号后，其数值为1.2，由于国家规定的精度等级中没有1.2

15、级的仪表，该仪表的最大引用误差大于该仪表的最大引用误差大于1.01.0级仪表的允许级仪表的允许误差，所以该仪表的精确度等级为误差，所以该仪表的精确度等级为1.51.5级。级。 max6100%1.2%600 100q 解：该仪表的最大引用误差为:3-1 测量仪表中的基本概念22练习题练习题o一台精度等级为一台精度等级为0.5级，量程范围为级，量程范围为5001200 的电位差计，它的基本误差是多少？的电位差计，它的基本误差是多少？ 100%xqL允允解：解：100%0.5%1200 5003.5xqx允允允它的基本误差是：它的基本误差是： 3.5 3-1 测量仪表中的基本概念23 3-3 压力

16、测量仪表压力检测方法2压力仪表的选用3 3概述3 1243.3.1 概述概述 o工程技术中所称的工程技术中所称的“压力压力”，实质上就是物，实质上就是物理学中的理学中的“压强压强”，是指介质垂直均匀作用，是指介质垂直均匀作用于单位面积上的力。压力常用字母于单位面积上的力。压力常用字母 p 表示，表示，其表达式为：其表达式为： p = F / Sn式中式中 F , S 分别为作用力分别为作用力(N)和作用面积和作用面积(m2)。o单位：单位：n压力的国际单位为压力的国际单位为“帕斯卡帕斯卡”，简称，简称“帕帕”（Pa）。）。n工程界长期使用许多不同的压力计量单位。如工程界长期使用许多不同的压力计

17、量单位。如“工程大气压工程大气压”、“标准大气压标准大气压”、“毫米汞柱毫米汞柱”等。等。25压力单位转换对照表26p工业生产过程中压力测量的三种情况：工业生产过程中压力测量的三种情况： 1.绝对压力绝对压力pab是指物体实际所承受的全部压力。是指物体实际所承受的全部压力。 2.表压力表压力pe表压力是一个相对压力，它以环境大气压力为参照点。表压力是一个相对压力，它以环境大气压力为参照点。实质上是绝对压力与环境大气压力的差压。实质上是绝对压力与环境大气压力的差压。 p表压表压 = p绝对绝对- p大气大气在工程实际中，所说的压力通常是指表压，即压力表在工程实际中，所说的压力通常是指表压，即压力

18、表上的读数上的读数. 3.负压（或真空度）负压（或真空度） pv在工程中，我们习惯于把绝对压力低于环境大气压力在工程中，我们习惯于把绝对压力低于环境大气压力的差压称为负压力。的差压称为负压力。是指真空表上的读数。是指真空表上的读数。 p真空真空 = p大气大气 - p绝对绝对3.3.1 概述概述 27表压表压负压负压Patm28p测量压力的仪表种类很多，按转换原理可大致分为测量压力的仪表种类很多，按转换原理可大致分为以下四种：以下四种：1 1液柱式压力表液柱式压力表原理：原理：液柱式压力表是根据静力学原理，将被测压液柱式压力表是根据静力学原理，将被测压力转换成液柱高度来测量压力的。力转换成液柱

19、高度来测量压力的。这类仪表包括这类仪表包括 U U 型管压力计、单管压力计、斜管型管压力计、单管压力计、斜管压力计等。压力计等。3.3.1 概述概述 292弹性式压力表弹性式压力表原理：原理：弹性式压力表是根据弹性元件受力变弹性式压力表是根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成元件的位移来形的原理，将被测压力转换成元件的位移来测量压力的。测量压力的。常见的有弹簧管压力表、波纹管压力表、膜常见的有弹簧管压力表、波纹管压力表、膜片（或膜盒）式压力表。片（或膜盒）式压力表。3.3.1 概述概述 303.3.活塞式压力计活塞式压力计原理：原理：活塞式压力计是利用流体静力学中的液压传活塞式压力计是利

20、用流体静力学中的液压传递原理，将被测压力转换成活塞上所加砝码的重量进递原理，将被测压力转换成活塞上所加砝码的重量进行压力测量的。行压力测量的。这类测压仪表的测量精度很高，允许误差可小到这类测压仪表的测量精度很高，允许误差可小到 0.05 0.05 - 0.02% - 0.02% ，所以普遍用作标准压力仪器对其，所以普遍用作标准压力仪器对其他压力表或压力传感器进行校验和标定。他压力表或压力传感器进行校验和标定。3.3.1 概述概述 314 压力传感器和压力变送器压力传感器和压力变送器原理：原理：压力传感器和压力变送器是利用物体某些压力传感器和压力变送器是利用物体某些物理特性，通过不同的转换元件将

21、被测压力转换成物理特性，通过不同的转换元件将被测压力转换成各种电量信号，并根据这些信号的变化来间接测量各种电量信号，并根据这些信号的变化来间接测量压力。压力。根据转换元件的不同，压力传感器和压力变送器根据转换元件的不同，压力传感器和压力变送器可分为电阻式、电容式、应变式、电感式、压电式、可分为电阻式、电容式、应变式、电感式、压电式、霍尔片式等多种形式。霍尔片式等多种形式。3.3.1 概述概述 32一、弹性式压力表一、弹性式压力表测压原理：测压原理：是利用弹性元件在被测压力作用下产是利用弹性元件在被测压力作用下产生弹性变形的原理来度量被测压力的。当弹性元件生弹性变形的原理来度量被测压力的。当弹性

22、元件受压力作用时会产生变形，于是输出位移或力；再受压力作用时会产生变形，于是输出位移或力；再把位移或力通过一定的元件转换成电量信号。把位移或力通过一定的元件转换成电量信号。弹性元件的特点：构造简单，价格便宜，测压范弹性元件的特点：构造简单，价格便宜，测压范围宽，被测压力低至几帕，高达数百兆帕都可使用，围宽，被测压力低至几帕，高达数百兆帕都可使用，测量精度也较高，在目前的测压仪表中占有统治地测量精度也较高，在目前的测压仪表中占有统治地位。位。3.3.2 压力检测方法压力检测方法33一、弹性式压力表一、弹性式压力表3.3.2 压力检测方法压力检测方法34p单圈弹簧管单圈弹簧管原理：原理：其截面一般

23、为扁圆形或椭圆形，管子自由端封闭，作其截面一般为扁圆形或椭圆形，管子自由端封闭，作为位移输出端，弹簧管的另一端固定，作为被测压力的输入为位移输出端，弹簧管的另一端固定，作为被测压力的输入端，当被测压力从输入端通入后，由于椭圆形截面在压力端，当被测压力从输入端通入后，由于椭圆形截面在压力 p 的作用下将趋于圆形，因而弯成弧形的弹簧管随之产生向外的作用下将趋于圆形，因而弯成弧形的弹簧管随之产生向外挺直的扩张变形。其自由端就从挺直的扩张变形。其自由端就从 B 移到移到 B。从而将压力变。从而将压力变化转换成位移量，压力越大，位移量越大。化转换成位移量，压力越大，位移量越大。3536o波纹管波纹管o原

24、理：原理：在波纹管中在波纹管中引入压力时，其自引入压力时，其自由端产生伸缩变形，由端产生伸缩变形，可以得到较大的线可以得到较大的线位移，但压力位移，但压力位位移特性的线性不如移特性的线性不如弹簧管。弹簧管。x3.3.2 压力检测方法压力检测方法37o膜片：单膜片测压元件主要用于低压的测量，一般使用金属膜片，也有橡胶膜片。o膜片式压力计的优点是：可测微压和粘滞性介质压力。膜片3.3.2 压力检测方法压力检测方法38二、电容式压力变送器二、电容式压力变送器1、差动平板电容器的工作原理、差动平板电容器的工作原理差动平板电容器共有三个极板，差动平板电容器共有三个极板，其中中间一个电极板为活动电极其中中

25、间一个电极板为活动电极板，两端为固定电极板。电容器板，两端为固定电极板。电容器在初始状态下，活动极板正好位在初始状态下，活动极板正好位于两固定电极板的中间。于两固定电极板的中间。3.3.2 压力检测方法压力检测方法 每个电容的容量为每个电容的容量为:39 当受到外界作用，当受到外界作用，使中间的活动电极板使中间的活动电极板产生一个微小的位移产生一个微小的位移后：后：3.3.2 压力检测方法压力检测方法 其两个电容的差值为其两个电容的差值为d0原理：原理：电容变化量和活动极板的位移成正比。电容变化量和活动极板的位移成正比。402、电容式差压变送器：由电容差压传感器和转换、电容式差压变送器：由电容

26、差压传感器和转换单元两大部分组成单元两大部分组成2、3- 不锈钢基座不锈钢基座1、4- 纹波隔离膜片纹波隔离膜片5、 - 玻璃层玻璃层6、 - 金属薄膜（固金属薄膜（固定定 ）7、 - 测量膜片（活测量膜片（活动）动）3.3.2 压力检测方法压力检测方法41三、扩散硅压力变送器三、扩散硅压力变送器 扩散硅压力变送器属应变式压力变送器。电阻应变原理电阻应变原理：当电阻体在外力作用下，产生机械当电阻体在外力作用下，产生机械变形时，其电阻值也将随之发生变化。这种现象称之变形时，其电阻值也将随之发生变化。这种现象称之为电阻应变效应。为电阻应变效应。通过对电阻变化量的检测，即可得知其受力情况。通过对电阻

27、变化量的检测，即可得知其受力情况。 扩散硅压力变送器检测部件的原理结构如图所示。3.3.2 压力检测方法压力检测方法42硅杯膜片上按特定方向排列硅杯膜片上按特定方向排列4个等值电阻。电阻布置如个等值电阻。电阻布置如图（图（b）所示。硅杯内腔承受被测压力）所示。硅杯内腔承受被测压力 p ，硅杯的外，硅杯的外侧为大气压力。侧为大气压力。3.3.2 压力检测方法压力检测方法43硅杯设计时，取硅杯设计时，取R1=R2=R3=R4=R ，当压，当压力为零时，桥路输出为：力为零时，桥路输出为：当外界有压力时，由于四个电阻的位置经过精确选择，使得电当外界有压力时，由于四个电阻的位置经过精确选择，使得电阻变化

28、量相等，即阻变化量相等，即 R1=R2= R3= R4=R，这时桥路，这时桥路失去平衡输出电压信号为：失去平衡输出电压信号为： 所以此时桥路平衡，所以此时桥路平衡，U=0。原理：桥路的输出电压与应变电阻的变化量成正比。原理：桥路的输出电压与应变电阻的变化量成正比。44四、智能压力变送器四、智能压力变送器3.3.2 压力检测方法压力检测方法45智能压力变送器智能压力变送器463.3.3、压力测量仪表的选择和使用、压力测量仪表的选择和使用1 压力表的选择压力表的选择 符合工艺过程的技术要求，同时做到符合工艺过程的技术要求，同时做到“厉行节约，厉行节约，降低投资降低投资”的原则。主要考虑：的原则。主

29、要考虑： （1）介质物理化学性质，如温度高低、粘度大小、）介质物理化学性质，如温度高低、粘度大小、脏污程度、腐蚀性，是否易燃易爆、易结晶等。脏污程度、腐蚀性，是否易燃易爆、易结晶等。（2）对压力测量的要求，如）对压力测量的要求，如被测压力范围被测压力范围、精度精度以及以及是否需要远传、记录或上下限报警等。是否需要远传、记录或上下限报警等。（3）现场环境条件，如高温、腐蚀、潮温、振动、电）现场环境条件，如高温、腐蚀、潮温、振动、电磁场等。磁场等。47弹性式压力表选量程原则：弹性式压力表选量程原则： 被测压力波动被测压力波动: 最大压力值不超过仪表满量程的最大压力值不超过仪表满量程的2/3。 压力

30、最小值应不低于全量程的压力最小值应不低于全量程的1/3。3.3.3、压力测量仪表的选择和使用、压力测量仪表的选择和使用48例题例题p若选用弹簧管压力表来测量某设备内的压力，若选用弹簧管压力表来测量某设备内的压力，已知被测压力为（已知被测压力为（0.71）x106Pa，要求，要求测量的绝对误差不得超过测量的绝对误差不得超过0.02X106Pa，试，试确定该压力表的测量范围及精度等级。确定该压力表的测量范围及精度等级。o可供选用的测量范围有可供选用的测量范围有: 00.6x106Pa, 01x106Pa, 01.6x106Pa, 02.5x106Pa 3.3.3、压力测量仪表的选择和使用、压力测量

31、仪表的选择和使用49o选择量程为选择量程为01.6x106Pa的仪表，当压力的仪表，当压力变化时，正处于量程的变化时，正处于量程的1/32/3。解：由题意知解：由题意知3.3.3、压力测量仪表的选择和使用、压力测量仪表的选择和使用要求仪表的允许误差为要求仪表的允许误差为 p所以应选所以应选 1. 0级精度的压力表级精度的压力表50练习题1. 采用弹簧管压力表测量某容器的压力，工艺采用弹簧管压力表测量某容器的压力，工艺要求其压力为要求其压力为1.20.05Mpa，试选择合，试选择合适的压力表。适的压力表。可供选用的测量范围有可供选用的测量范围有: 00.6x106Pa, 01x106Pa, 01

32、.6x106Pa, 02.5x106Pa 选择量程为选择量程为02.5x106Pa的仪表，当压力的仪表，当压力变化时，正处于量程的变化时，正处于量程的1/32/3。解：由压力量程选择原则可知：压力上限压力上限=（1.25*3/2)Mpa=1.875Mpa513.3.3、压力测量仪表的选择和使用、压力测量仪表的选择和使用 2压力表的使用压力表的使用52课程小结课程小结p压力测量：了解各类压力测量的基本工作原理，变送器的构成和传送方式；重点掌握压力表的量程和精度的选择使用。 p了解测量过程，掌握仪表的性能指标。了解测量过程，掌握仪表的性能指标。53电信学院自动化系先进控制技术研究所5454内容简介

33、内容简介过程控制系统及仪表过程控制系统及仪表(第第3版版)内容简介：内容简介：过程控制系统的理论分析和设计需要较过程控制系统的理论分析和设计需要较多的数学知识，自动化仪表在设计制造多的数学知识，自动化仪表在设计制造方面也有许多技术问题值得探讨。但是，方面也有许多技术问题值得探讨。但是，对于工艺技术人员来说，主要关心的问对于工艺技术人员来说，主要关心的问题是控制系统和仪表的基本原理及其应题是控制系统和仪表的基本原理及其应用特性。因此，用特性。因此，过程控制系统及仪表过程控制系统及仪表(第第3版版)尽量避免繁杂的数学推导，尽量避免繁杂的数学推导，力求用简明扼要的文字和插图使读者对力求用简明扼要的文

34、字和插图使读者对所学知识有更多的定性了解，通俗易懂，所学知识有更多的定性了解，通俗易懂，这是这是过程控制系统及仪表过程控制系统及仪表(第第3版版)的另一个特色。的另一个特色。过程控制系统和仪表涉及的领域十分广过程控制系统和仪表涉及的领域十分广阔，研究内容也极其丰富。本着理论联阔，研究内容也极其丰富。本着理论联系实际、学以致用的原则，系实际、学以致用的原则，过程控制过程控制系统及仪表系统及仪表(第第3版版)在取材方面，不在取材方面，不追求包罗万象、面面俱到，而是力争把追求包罗万象、面面俱到，而是力争把最基本、最常用的内容都包含进来。突最基本、最常用的内容都包含进来。突出重点，注重实用是出重点，注

35、重实用是过程控制系统及过程控制系统及仪表仪表(第第3版版)的第三个特色。的第三个特色。 第3版2010-07第2版出版日期：2006-08-01 5555目录目录 第第1篇篇 过程控制基础知识过程控制基础知识第第1章章 绪论绪论1.1 生产过程自动化概述生产过程自动化概述1.1.1 生产过程及其特点生产过程及其特点1.1.2 生产过程对控制的要求生产过程对控制的要求1.1.3 生产过程自动化的发展历程生产过程自动化的发展历程1.2 过程控制系统的组成及分类过程控制系统的组成及分类1.2.1 过程控制系统的组成过程控制系统的组成1.2.2 过程控制系统的分类过程控制系统的分类1.3 过程控制系统

36、的方块图与工艺控制流程图过程控制系统的方块图与工艺控制流程图1.3.1 过程控制系统的方块图过程控制系统的方块图1.3.2 过程控制系统的工艺控制流程图过程控制系统的工艺控制流程图1.4 过程控制系统的过渡过程和性能指标过程控制系统的过渡过程和性能指标1.4.1 过程控制系统的过渡过程过程控制系统的过渡过程1.4.2 过程控制系统的性能指标过程控制系统的性能指标习题习题第第2章章 被控对象的特性被控对象的特性2.1 概述概述2.1.1 基本概念基本概念2.1.2 被控对象的阶跃响应特性被控对象的阶跃响应特性2.2 被控对象特性的数学描述被控对象特性的数学描述2.2.1 一阶对象的机理建模及特性

37、分析一阶对象的机理建模及特性分析2.2.2 二阶对象的机理建模及特性分析二阶对象的机理建模及特性分析2.2.3 纯滞后对象的机理建模及特性分析纯滞后对象的机理建模及特性分析2.3 被控对象的实验测试建模被控对象的实验测试建模2.3.1 阶跃响应曲线的获取阶跃响应曲线的获取2.3.2 一阶纯滞后对象特性参数的确定一阶纯滞后对象特性参数的确定2.3.3 二阶对象特性参数的确定习题二阶对象特性参数的确定习题 第第2篇篇 过程自动化装置过程自动化装置第第3章章 过程测量仪表过程测量仪表 3.1 测量仪表中的基本概念测量仪表中的基本概念3.1.1 测量过程及测量仪表测量过程及测量仪表3.1.2 检测系统

38、的基本特性及性能指标检测系统的基本特性及性能指标 3.2 温度测量温度测量3.2.1 概述概述3.2.2 热电偶温度计热电偶温度计3.2.3 热电阻温度计热电阻温度计3.2.4 温度测量仪表的选用温度测量仪表的选用3.2.5 温度交迭器温度交迭器3.2.6 一体化温度变送器一体化温度变送器3.2.7 智能温度变送器智能温度变送器 3.3 压力测量压力测量3.3.1 概述概述3.3.2 弹性式压力表弹性式压力表3.3.3 电容武压力变送器电容武压力变送器3.3.4 扩散硅压力变送器扩散硅压力变送器3.3.5 智能差压变送器智能差压变送器3.3.6 压力表的选择和使用压力表的选择和使用 3.4 流

39、量测量流量测量3.4.1 概述概述3.4.2 差压式流量计差压式流量计3.4.3 容积式流量计容积式流量计3.4.4 浮子式流量计浮子式流量计3.4.5 电磁流量计电磁流量计3.4.6 涡街流量计涡街流量计5656 3.5 物位测量物位测量3.5.1 概述概述3.5.2 静压式液位计静压式液位计3.5.3 磁浮子式液位计磁浮子式液位计3.5.4 电容武物位计电容武物位计3.5.5 其他物位测量仪表其他物位测量仪表 3.6 显示仪表显示仪表3.6.1 概述概述3.6.2 模拟式显示仪表模拟式显示仪表3.6.3 数字式显示仪表数字式显示仪表3.6.4 智能化、数字化记录仪智能化、数字化记录仪习题习

40、题 第第4章章 过程控制仪表过程控制仪表4.1 基本控制规律基本控制规律4.1.1 位式控制位式控制4.1.2 比例控制比例控制4.1.3 比例积分控制比例积分控制4.1.4 比例微分控制比例微分控制4.1.5 比例积分微分控制比例积分微分控制4.2 DDZ一一型调节器型调节器4.2.1 主要功能主要功能4.2.2 构成原理构成原理4.3 可编程调节器可编程调节器4.3.1 KMM可编程调节器的构成可编程调节器的构成4.3.2 KMM可编程调节器的主要功能可编程调节器的主要功能4.3.3 正面板和侧面板正面板和侧面板 4.4 可编程控制器可编程控制器4.4.1 可编程控制器的产生与发展可编程控

41、制器的产生与发展4.4.2 可编程控制器的应用场合可编程控制器的应用场合4.4.3 可编程控制器的构成、分类及可编程控制器的构成、分类及工作过程工作过程4.4.4 可编程控制器的编程语言可编程控制器的编程语言4.4.5 可编程控制器选型基本原则可编程控制器选型基本原则4.4.6 松下松下FPI可编程控制器可编程控制器习题习题第第5章章 过程执行仪表过程执行仪表5.1 概述概述5.2 执行机构执行机构5.2.1 气动执行机构气动执行机构5.2.2 电动执行机构电动执行机构5.3 调节机构调节机构5.3.1 常用调节机构及特点常用调节机构及特点5.3.2 流量系数与可调比流量系数与可调比5.3.3

42、 流量特性流量特性5.4 电一气转换器和阀门定位器电一气转换器和阀门定位器5.4.1 电一气转换器电一气转换器5.4.2 阀门定位器的主要用途阀门定位器的主要用途5.4.3 电一气阀门定位器电一气阀门定位器习题习题5757 第第3篇篇 垃程控制系统垃程控制系统 第第6章章 简单控制系统简单控制系统6.1 概述概述6.2 被控变量的选择被控变量的选择6.3 操纵变量的选择操纵变量的选择6.3.1 对象静态特性对控制质量的影响对象静态特性对控制质量的影响6.3.2 对象动态特性对控制质量的影响对象动态特性对控制质量的影响6.3.3 选择操纵变量的原则选择操纵变量的原则6.4 控制系统中盼测量变送问

43、题控制系统中盼测量变送问题6.4.1 测量变送问题对控制质量的影响测量变送问题对控制质量的影响6.4.2 克服测量变送问题的措施克服测量变送问题的措施6.5 执行器的选择执行器的选择6.5.1 阀流量特性的选择阀流量特性的选择6.5.2 执行器开闭形式的选择执行器开闭形式的选择6.6 控制器的选择控制器的选择6.6.1 控制规律的选择控制规律的选择6.6.2 控制器正反作用的确定控制器正反作用的确定6.7 控制系统的投运及控制器参数的整定控制系统的投运及控制器参数的整定6.7.1 控制系统的投运控制系统的投运6.7.2 控制器参数的整定控制器参数的整定习题习题第第7章章 复杂控制系统复杂控制系

44、统7.1 串级控制系统串级控制系统7.1.1 串级控制系统的结构串级控制系统的结构7.1.2 串级控制系统的工作过程串级控制系统的工作过程7.1.3 串级控制系统的特点及应用场合串级控制系统的特点及应用场合7.1.4 串级控制系统设计中的几个问题串级控制系统设计中的几个问题7.1.5 串级控制系统的整定串级控制系统的整定 7.2 比值控制系统比值控制系统7.2.1 概述概述7.2.2 比值控制系统的类型比值控制系统的类型7.3 前馈控制系统前馈控制系统7.3.1 概述概述7.3.2 前馈控制系统的结构形式前馈控制系统的结构形式7.3.3 前馈控制系统的应用前馈控制系统的应用7.4 均匀控制系统均匀控制系统7.4.1 均匀控制问题的提出均匀控制问题的提出7.4.2 均匀控制的特点均匀控制的特点7.4.3 均匀控制系统的结构形式均匀控制系统的结构形式7.5 分程控制系统分程控制系统7.5.1 基本概念基本概念7.5.2 分程控制系统的应用场合分